Процесс тепловыделения при химической реакции в шаровой молнии имеет ряд особенностей, которые накладывают на него определенные условия. С одной стороны, это интенсивный процесс. Для обеспечения наблюдаемых параметров шаровой молнии необходимы относительно высокие значения удельного энерговыделения. Если энергозапас шаровой молнии использовать для нагревания активного вещества шаровой молнии и воздуха, в котором это вещество находится, то при этом их общая температура повысится, во всяком случае, на несколько тысяч градусов. К этому выводу можно прийти, основываясь на анализе наблюдаемых фактов, а также численных оценок, которые будут сделаны в следующей главе. С другой стороны, такая высокая интенсивность процесса должна сочетаться с медленностью его протекания — он должен протекать за время порядка наблюдаемого времени жизни шаровой молнии.[ ...]
Сочетание таких свойств для процесса тепловыделения (интенсивность и медленность) может выполняться не для всякого процесса. Далее мы представим наиболее простой процесс тепловыделения, который феноменологически может быть рассмотрен как одноступенчатый процесс, и покажем, что для него это не выполняется.[ ...]
В этом случае основная часть тепловыделения произойдет при температуре, близкой к максимальной, а время тепловыделения будет соответствовать этой температуре, т. е. будет меньше сотой доли секунды. Отсюда следует, что характер тепловыделения в рассматриваемом случае носит взрывной характер, а основное тепловыделение происходит за малые времена, определяемые конечной температурой системы.[ ...]
Над стрелками даны параметры, характеризующие скорости соответствующих стадий процесса. Приведенные ниже значения времени медленных стадий процесса свидетельствуют о том, что в исследоваиной области температур характерные значения времени протекания процесса соответствуют нескольким минутам.[ ...]
Отметим особенности рассматриваемого процесса. Во-первых, процесс это — многостадийный, характеризующийся индукционным периодом. Поэтому заметное тепловыделение в этом процессе происходит с задержкой в несколько минут после насыщения образца озоном. В этот индукционный период образец не подвергается внешним воздействиям. Во-вторых, данный процесс начинается при низких, в том числе и комнатных, температурах, при которых обычное горение не имеет места. Этот процесс вызывает разогревание вещества, что открывает возможность протекания высокотемпературных химических процессов. В-третьих, рассматриваемый процесс характеризуется высоким удельным тепловыделением.[ ...]
Согласно анализу, который будет выполнен ниже (в гл. Б), температура зоны свечения превышает 2000 К. Несмотря на то, что процесс (3.12) протекает при более низких температурах, он имеет принципиальное значе-ние. Действительно, к этим высоким температурам мы стартуем от комнатных, так что необходимо иметь также еще процесс, который бы позволил нагреть вещество до таких температур. Далее, свечение в шаровой молнии возникает спустя некоторое время после того, как созданы необходимые условия для существования этого явления. Схема (3.12) показывает, что можно подобрать реальный химический процесс с достаточно большим индукционным периодом. Кроме того, это медленный процесс с высоким удельным энерговыделением. Последнее обстоятельство свидетельствует о возможности разогреть активное вещество за счет данного процесса до достаточно высоких температур.[ ...]
Таким образом, процесс (3.12) можно рассматривать как модельный процесс, ответственный за возгорание активного вещества шаровой молнии. Действительно, химический процесс в шаровой молнии можно составить из двух элементов: первый отвечает возгоранию активного вещества с некоторой задержкой, второй — горению при высокой температуре и свечению. В принципиальном отношении наиболее сложным является первый. Модельный процесс (3.13) убеждает нас, что возгорание с характерным временем порядка времени жизни шаровой молнии вполне реально.[ ...]
Проведенный выше анализ формы шаровой молнии свидетельствует о том, что наиболее вероятной структурой вещества в шаровой молнии является нитевидная структура [46]. В этом случае нагревание воздуха за счет тепловыделения при химических процессах, происходящих в шаровой молнии, не нарушает ее структуру. Далее проанализируем возможность образования такой структуры при релаксации аэрозольной плазмы, т. е. слабо-ионизованного газа, содержащего аэрозоли.[ ...]
Особенность ассоциации твердых аэрозолей, приводящая к укрупнению аэрозолей, связана с тем, что при некоторых условиях образуемые более крупные аэрозоли имеют цилиндрическую форму. Эти аэрозоли носят название цепочечных агрегатов и являются достаточно распространенным объектом в физике аэрозолей [52, 53]. Опыт показывает, что цепочечные агрегаты эффективно образуются при наличии внешних полей или при участии заряженных аэрозолей. В качестве показательного примера этого эффекта приведем рес-ультаты [54, 55], согласно которым дым, образуемый при сжигании магнитной ленты, содержит аэрозоли окислов магния сферической формы, тогда как в дыме того же состава, полученного из дугового разряда, присутствуют нитевидные аэрозоли. Эмпирически понятны условия, при которых можно ожидать образование нитевидных аэрозолей. Чтобы этот анализ можно было провести с помощью формул, выведем соотношения для констант скорости ассоциации аэрозолей, происходящей за счет разных механизмов.[ ...]
В этом случае энергия кулоновского взаимодействия двух аэрозолей при соприкосновении намного меньше их тепловой энергии.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Количество озона х, поглощенного пылинками древесного угля со средними размерами частиц 3 мкм (в граммах озона на грамм пыли) в зависимости от температуры Т насыщения |
 |
